本发明属于星载天线领域，涉及一种环形桁架式径向肋索网天线及其找形设计方法。
背景技术：
1、在当前卫星通信技术不断发展的背景下，星载天线作为卫星系统的“眼睛”和“耳朵”，发挥着至关重要的作用。随着信息传输需求的增加，星载天线正在朝着更高精度(更高频段)、更大口径(更高增益)以及更轻重量的方向演进。而为实现高增益，最为直接的就是增大口径和提高工作频段。同样的，高工作频段对形面精度要求更为严格。
2、索网反射面天线凭借其轻量化、大口径、可折叠和高效的结构设计，成为空间通信和探测领域的重要工具。大型星载索网反射面天线主要包含环形桁架式、径向肋式和构架式。环形桁架式天线具有较大的展收比，机构简单，但在大口径天线中存在收拢高度大和形面精度调整困难的问题·。径向肋式天线可以在发射时折叠成较小的体积，发射后在空间展开到较大尺寸且具有较高的形面精度。但在实现大口径设计时结构重量和展开机制的复杂性显著增加。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种环形桁架式径向肋索网天线及其找形设计方法，拥有环形桁架天线的展收比大，刚度高的优点，同时具备肋式天线精度高的优点。
2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种环形桁架式径向肋索网天线，包括径向肋、索网和周边桁架；
4、周边桁架为环形结构，索网位于周边桁架内部，径向肋连接在索网顶部；
5、索网包括多个环向辅助面片、多个径向面片和一个中心体索段，多个环向辅助面片直径不同，根据直径由小到大呈中心圆多圈排布，中心体索段位于圆心处，环向辅助面片由外向内高度逐渐降低，中心体索段高度低于最内圈环向辅助面片高度；多个径向面片呈环形排布，每个径向面片前端均连接中心体索段，末端均连接周边桁架，中间与每个环向辅助面片均连接。
6、优选的，径向肋数量为多个，多个径向肋呈环形排布，每个径向肋前端均连接中心体索段，末端均连接周边桁架，中间与每个环向辅助面片均连接。
7、优选的，环向辅助面片包含顶部的环向上弦索段、中间的环向竖向索和底部的环向下弦索段；环向上弦索段和环向下弦索段均为环形，长度和直径相同，环向竖向索数量为多个，将环向上弦索段和环向下弦索段竖向连接。
8、优选的，中心体索段包含顶部的中心体上弦索段、中间的中心体竖向索和底部的中心体下弦索段；中心体上弦索段和中心体下弦索段均为环形，长度和直径相同，中心体竖向索数量为多个，将中心体上弦索段和中心体下弦索段竖向连接。
9、优选的，径向面片包含顶部的主肋索段、中间的主肋竖向索和底部的主索索段，主肋索段连接中心体索段顶部、每个环向辅助面片的顶部、周边桁架顶部和径向肋，主索索段连接中心体索段的底部、每个环向辅助面片的底部和周边桁架底部，主肋竖向索数量为多个，将主肋索段和主索索段竖向连接。
10、一种环形桁架式径向肋索网天线的找形设计方法，包括以下过程：
11、s1，确定环形径向肋式可展开索网天线的基本参数；
12、s2，根据基本参数得到索网的有限元模型；
13、s3，对有限元模型中各环向辅助面片施加步骤给定的水平张力，使各环向辅助面片始终保持张紧状态，水平张力由内向外逐渐减小，其中同一环向辅助面片的各索段水平张力相同，根据各水平索段与水平方向的夹角分别计算出各水平索段的内部张力，与垂直方向的夹角计算出垂直分量，再由各节点垂直分量的求解竖向索的张力；
14、s4，依据环向辅助面片张力，通过各节点的力平衡方程对径向面片各索段进行张力计算；
15、s5，依据得到的径向面片的张力，对中心体索段节点列力平衡方程，求解中心体索段的索段张力。
16、优选的，基本参数包括天线口径、焦距、周边桁架数量、中心体直径及高度、径向肋布置形式和环向辅助面片水平张力。
17、优选的，s3的具体过程为：计算环向上弦索段和环向下弦索段各索段张力：
18、
19、tij为节点i和j之间索段的张力；fh为给定的环向辅助面片水平张力；lijh为两节点之间索长在水平面内的投影长度，即：
20、
21、lij为两节点之间的索长，即：
22、
23、其中，{xi，yi，zi},{xj，yj，zj}分别为节点i，j的坐标；
24、计算环向辅助面片的环向竖向索的张力：
25、
26、fiv为节点i处环向竖向索的张力；j表示与节点i相连接的节点编号；e代表与节点i相连接的节点总数。
27、优选的，s4的具体过程为：主肋竖向索和主索索段张力由主肋索段求得，将主肋索段投影在oxy面；对每个内部节点列出x方向的力平衡方程：
28、
29、tij为节点i和j之间索段的张力，lij为两节点之间的索长，xi，xj为节点i和j的坐标；j表示与节点i相连接的节点编号；e代表与节点i相连接的节点总数；
30、给定主肋索段与中心体索段相连的索段张力；得到主肋索段各索段张力，进而得到主肋竖向索张力。
31、优选的，s5的具体过程为：列x，y方向力平衡方程：
32、
33、tij为节点i和j之间索段的张力，lij为两节点之间的索长，xi，yi和xj，yj为节点i和j的坐标；j表示与节点i相连接的节点编号；e代表与节点i相连接的节点总数；
34、将径向面片的张力带入方程，求解出中心体上弦索段的张力，进而得到中心体竖向索张力。
35、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
36、本发明集成了环形桁架式天线和肋式天线的优点，可以使得该天即拥有环形桁架天线的展收比大，刚度高的优点，同时具备肋式天线精度高的优点。这种设计不仅能够在空间展开时保持稳定的形状，还能在高精度的要求下，确保天线工作时能够维持理想的抛物面形状，从而满足严格的电性能要求。
37、进一步，为了确保天线在工作时能始终保持特定的抛物面形状，本发明找形方法对索网的不同部分分别进行找形设计，并通过精确的连接关系，将各部分综合起来，最终得出一组满足形面精度要求的预张力分布。这样的设计过程不仅考虑到了索网的整体张力平衡，还能够通过局部优化来提高反射面的整体精度。
1.一种环形桁架式径向肋索网天线，其特征在于，包括径向肋(1)、索网(2)和周边桁架(3)；
2.根据权利要求1所述的环形桁架式径向肋索网天线，其特征在于，径向肋(1)数量为多个，多个径向肋(1)呈环形排布，每个径向肋(1)前端均连接中心体索段(23)，末端均连接周边桁架(3)，中间与每个环向辅助面片(21)均连接。
3.根据权利要求1所述的环形桁架式径向肋索网天线，其特征在于，环向辅助面片(21)包含顶部的环向上弦索段(211)、中间的环向竖向索(212)和底部的环向下弦索段(213)；环向上弦索段(211)和环向下弦索段(213)均为环形，长度和直径相同，环向竖向索(212)数量为多个，将环向上弦索段(211)和环向下弦索段(213)竖向连接。
4.根据权利要求1所述的环形桁架式径向肋索网天线，其特征在于，中心体索段(23)包含顶部的中心体上弦索段(231)、中间的中心体竖向索(232)和底部的中心体下弦索段(233)；中心体上弦索段(231)和中心体下弦索段(233)均为环形，长度和直径相同，中心体竖向索(23)数量为多个，将中心体上弦索段(231)和中心体下弦索段(233)竖向连接。
5.根据权利要求1所述的环形桁架式径向肋索网天线，其特征在于，径向面片(22)包含顶部的主肋索段(221)、中间的主肋竖向索(222)和底部的主索索段(223)，主肋索段(221)连接中心体索段(23)顶部、每个环向辅助面片(21)的顶部、周边桁架(3)顶部和径向肋(1)，主索索段(223)连接中心体索段(23)的底部、每个环向辅助面片(21)的底部和周边桁架(3)底部，主肋竖向索(222)数量为多个，将主肋索段(221)和主索索段(223)竖向连接。
6.一种基于权利要求1-5任意一项所述环形桁架式径向肋索网天线的找形设计方法，其特征在于，包括以下过程：
7.根据权利要求6所述的环形桁架式径向肋索网天线的找形设计方法，其特征在于，基本参数包括天线口径、焦距、周边桁架(3)数量、中心体直径及高度、径向肋(1)布置形式和环向辅助面片(21)水平张力。
8.根据权利要求6所述的环形桁架式径向肋索网天线的找形设计方法，其特征在于，s3的具体过程为：计算环向上弦索段(211)和环向下弦索段(213)各索段张力：
9.根据权利要求6所述的环形桁架式径向肋索网天线的找形设计方法，其特征在于，s4的具体过程为：主肋竖向索(222)和主索索段(223)张力由主肋索段(221)求得，将主肋索段(221)投影在oxy面；对每个内部节点列出x方向的力平衡方程：
10.根据权利要求6所述的环形桁架式径向肋索网天线的找形设计方法，其特征在于，s5的具体过程为：列x，y方向力平衡方程：
